環(huán)保與經(jīng)濟(jì)相協(xié)調(diào)的鍋爐運(yùn)行優(yōu)化控制分析

安玉峰

摘 要： 在綠色、環(huán)保理念大力提倡的時(shí)代背景下，通過加強(qiáng)對(duì)發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)化控制，使鍋爐生產(chǎn)階段創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益。文章從技術(shù)、設(shè)備極服務(wù)體制方面探究鍋爐運(yùn)行期間存在的問題，提出幾點(diǎn)優(yōu)化控制方案，以期能促進(jìn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)、和諧發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 發(fā)電廠;鍋爐;環(huán)境保護(hù);經(jīng)濟(jì)效益;優(yōu)化控制

【中圖分類號(hào)】TK32 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.28.262

引言：鍋爐排放處的廢氣不達(dá)標(biāo)是近些年國內(nèi)空氣成分內(nèi)氮氧化合物含量居高不下的主要原因，深究后認(rèn)為其和鍋爐的運(yùn)行效率有關(guān)，由于運(yùn)行效率偏低，導(dǎo)致不能充分利用燃料。國內(nèi)燃料生產(chǎn)量有不斷減少趨勢，在這樣的背景下國家及社會(huì)中很多行業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的必要性，加大鍋爐運(yùn)行狀態(tài)的管理、控制，規(guī)避設(shè)備低效運(yùn)行、污染物超標(biāo)排放及燃料浪費(fèi)等問題，促進(jìn)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展過程。

1 發(fā)電廠鍋爐運(yùn)行存在的不足

1.1 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

科技是第一生產(chǎn)力，只有在先進(jìn)技術(shù)的支撐下，鍋爐設(shè)備方能安穩(wěn)運(yùn)行，逐漸落實(shí)運(yùn)行目標(biāo)。但當(dāng)下很多發(fā)電廠過度重視經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)設(shè)備性能未能做到定時(shí)升級(jí)改造，增加鍋爐運(yùn)行階段事故發(fā)生率，增加發(fā)電廠的運(yùn)營成本，以上均是由技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)引起的。

1.2 設(shè)備優(yōu)勢不足

傳統(tǒng)發(fā)電生產(chǎn)模式無法滿足時(shí)代需求，現(xiàn)存的鍋爐設(shè)備控制系數(shù)偏小，以上均會(huì)對(duì)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)形成不良影響。為規(guī)避現(xiàn)存設(shè)備引起的故障性風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)有規(guī)劃調(diào)整鍋爐設(shè)備的工作狀態(tài)，落實(shí)有關(guān)測評(píng)及調(diào)控工作[1]。但因當(dāng)下發(fā)電廠設(shè)備結(jié)構(gòu)單一化，早期購置的設(shè)備優(yōu)勢逐漸喪失了競爭優(yōu)勢，鍋爐設(shè)備優(yōu)化控制的難度相應(yīng)增加。

1.3 服務(wù)體制尚未建設(shè)

鍋爐設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和服務(wù)機(jī)制之間存在密切相關(guān)性，既往建設(shè)的服務(wù)模式在事實(shí)過程中和高負(fù)荷設(shè)備作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之間存在較大出入，不利于生產(chǎn)實(shí)踐中有效控制鍋爐。與此同時(shí)，部分發(fā)電廠內(nèi)部未建設(shè)和鍋爐狀態(tài)相配套的考評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，難以動(dòng)態(tài)監(jiān)測鍋爐結(jié)構(gòu)的控制情況，也會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)形成一定影響。

2 優(yōu)化控制方法

2.1 我國早期的優(yōu)化控制技術(shù)

鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行階段，空氣污染是其破壞環(huán)境的主要表現(xiàn)之一。針對(duì)鍋爐燃燒過程的控制，我國早期研究主要集中在控制煙氣氧含量方面，主要是因煙氣含氧量能間接的呈現(xiàn)出鍋爐燃燒的風(fēng)煤比例，其是影響污染物排放量高低的主要因素。通常情況下，為提升鍋爐的運(yùn)行效率，要使鍋爐的效率與煙氣含氧量兩者建設(shè)凸性二次次函數(shù)曲線的關(guān)系[2]。在初始階段，基本上是通過解讀煙氣內(nèi)CO含量和鍋爐效率的關(guān)系，間接的獲得煙氣內(nèi)含氧量指標(biāo)。以上方法進(jìn)展遲緩，盡管可以間接地測量出煙氣中的含氧量，優(yōu)化鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)及提升效率，但站在經(jīng)濟(jì)效益可持續(xù)發(fā)展的角度分析，還是很難全面推廣的，主要是因?yàn)閲鴥?nèi)工業(yè)鍋爐還處于初步發(fā)展階段，設(shè)備的可控性偏差，很多儀表性能尚不成熟，故而難以確保鍋爐運(yùn)行狀態(tài)信息反饋的時(shí)效性，造成鍋爐運(yùn)行階段產(chǎn)出的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)效益偏低。

2.2 閉環(huán)均衡調(diào)控系統(tǒng)

在科學(xué)技術(shù)日新月異的大背景下，我國和鍋爐相關(guān)的控制技術(shù)也有很多完善，閉環(huán)均衡燃燒控制是常用的技術(shù)手段。既往針對(duì)燃燒過程的控制以確保爐膛中的燃料總量與機(jī)組所需燃料總量等同為主，以上控制期間很可能導(dǎo)致燃料無法平均配置到鍋爐設(shè)備各個(gè)燃燒器，造成爐膛內(nèi)燃燒過程欠缺穩(wěn)定性，甚至滋生出水冷壁結(jié)焦等嚴(yán)重現(xiàn)象，一方面浪費(fèi)了部分燃料，另一方面也會(huì)增加NOx的排放量。而鍋爐運(yùn)行時(shí)采用閉環(huán)均衡燃燒調(diào)控系統(tǒng)后，以上問題將會(huì)迎刃而解，本文以四角切圓煤粉鍋爐為實(shí)例進(jìn)行分析，調(diào)控系統(tǒng)應(yīng)用后，能確保煤粉流經(jīng)同層各個(gè)燃燒器時(shí)維持濃度一致，還可以精準(zhǔn)控制不同生產(chǎn)工況下粉塵在各燃燒器內(nèi)的比例。

該系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理主要是調(diào)控主蒸汽壓力指標(biāo)，主調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能以調(diào)控煤粉總供給量為主，并且還配置了數(shù)個(gè)副調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主、副調(diào)節(jié)系統(tǒng)共同構(gòu)成了閉環(huán)控制系統(tǒng)，將風(fēng)管煤濃度設(shè)定為反饋量，單獨(dú)控制煤粉濃度。以上回路在運(yùn)行階段不僅能規(guī)避既往生產(chǎn)過程中煤粉濃度波動(dòng)形成的負(fù)面影響，還能明顯強(qiáng)化主蒸汽壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行的安穩(wěn)，維持各層燃燒器的風(fēng)速、煤濃度的均衡狀態(tài)，在這樣的工況下鍋爐設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率顯著提升，污染物排放量減少，煤粉有效率勢必相應(yīng)提高。但當(dāng)下該項(xiàng)優(yōu)化控制技術(shù)尚不完善，主要是因?yàn)槠湟匀紵鲀?nèi)煤粉濃度為主，故而當(dāng)下應(yīng)用對(duì)象多為送粉鍋爐設(shè)備，外加系統(tǒng)運(yùn)行可靠性偏低，故而對(duì)系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用效果、大范圍推廣使用可能均形成一定影響。

2.3 以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)為基礎(chǔ)，優(yōu)化鍋爐的運(yùn)行參數(shù)

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種新技術(shù)，其主要是在海量數(shù)據(jù)中探尋潛在規(guī)律。站在數(shù)據(jù)挖掘的視角分析，鍋爐設(shè)備是一個(gè)運(yùn)行流程繁雜的多輸入、多輸出型熱力系統(tǒng)，除了專門規(guī)劃設(shè)計(jì)的控制參數(shù)，機(jī)組負(fù)荷、煤質(zhì)及環(huán)境溫度均對(duì)鍋爐設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)形成一定影響，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)用階段能精準(zhǔn)處理鍋爐運(yùn)行的過往數(shù)據(jù)，探析不同工況下設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的最優(yōu)參數(shù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)性能的改變規(guī)律，對(duì)鍋爐設(shè)備電熱優(yōu)化控制過程能做出更科學(xué)的指導(dǎo)[3]。

在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用階段，應(yīng)建設(shè)一個(gè)完善化的輸入、輸出參數(shù)數(shù)據(jù)庫，把鍋爐設(shè)備的特點(diǎn)、

工況、操作以及性能參數(shù)整合至歷史數(shù)據(jù)庫內(nèi)，以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)建設(shè)鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)最優(yōu)模式規(guī)則庫，因其運(yùn)行階段需處理大量數(shù)據(jù)，故而需在計(jì)算機(jī)設(shè)備的協(xié)助下建設(shè)最優(yōu)規(guī)則庫，對(duì)鍋爐的歷史運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)加以分析，探尋到不同工況下最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)，建設(shè)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)曲線，借此方式動(dòng)態(tài)監(jiān)測鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)，測評(píng)其是否抵達(dá)最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，逐漸朝向最優(yōu)解靠攏。以數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)鍋爐優(yōu)化控制伴隨鍋爐的不斷運(yùn)轉(zhuǎn)，累積下的數(shù)據(jù)不斷增加，由數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)獲取的最優(yōu)規(guī)格質(zhì)量相應(yīng)提高，設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行控制效果也更為理想化。

3 結(jié)束語

伴隨著各項(xiàng)技術(shù)、各種儀器性能不斷發(fā)展進(jìn)步，鍋爐的運(yùn)行效益也由很大提升，在完善鍋爐運(yùn)行階段燃燒控制系統(tǒng)，減少污染物的排放量，提升燃煤利用效率的基礎(chǔ)上，還需合理應(yīng)用燃燒時(shí)排放出的渣滓，凈化處置“三廢”，或循環(huán)使用部分廢料等。充分集合鍋爐運(yùn)行效率、環(huán)保及經(jīng)濟(jì)效益，在確保鍋爐運(yùn)行效率及中式環(huán)?；A(chǔ)上，力爭使用鍋爐設(shè)備低成本運(yùn)行，取得最大的運(yùn)行效益。

參考文獻(xiàn)

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